JP2005244499A

JP2005244499A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2005244499A
Application number: JP2004050261A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kuwabara; 要一桑原
Original assignee: USC DIGIARK CORP
Current assignee: USC DIGIARK CORP
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】簡単に製造することができると共に、変換効率、電磁波の漏洩、コスト削減、設置場所等の選択を考慮することを不要とすることができるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】板状又はリング状に形成されたフェライトコア１１と、フェライトコア１１の側面に直接巻き付けられたコイル１２と、コイル１２と接続された同調用コンデンサ２及び整合用コンデンサ３とを備えることにより、簡単に製造することができると共に、変換効率、電磁波の漏洩、コスト削減、設置場所等の選択を考慮することを不要とすることができるアンテナ装置を構成した。また、この発明に係るアンテナ装置では、フェライトコアに直接導体パターンをプリントすることにより、当該導体パターンがプリントされたフェライトコアの平面のみの磁界偏波を形成することもできる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばＲＦＩＤシステムにおいて使用されるアンテナ装置に関する。

従来より、物流、商品管理、在庫の有無、人、物の移動を把握したりするのに使用される可能性があるＩＣカードやＩＣタグがしられている。

また、従来より、ガラス・エポキシ製基板に銅箔をパターンエッチングして形成した基板を貼り付けて、フェライトコア上に磁界の磁束を一方向に向けるアンテナ装置が知られている。このアンテナ装置は、銅箔をエッチングした基板に接合することで製造されているのが現状である。このアンテナ装置は、基板上にパターンエッチングされた銅箔形状によって、放射する電磁波を一方向に向けることをしていた。

このようなアンテナ装置は、例えば下記の特許文献１や特許文献２などで知られている。

更に、アンテナ装置は、大量生産を行うことにより、単価を下げることができるため、一般的なＡＭ／ＦＭラジオ用のアンテナ等に利用することを含め、現在の一般的な棒状の非磁性体フェライトコアを利用することが行われている。

特開２００３−１４１４６６号公報

特開２００３−２５６７８９号公報

しかしながら、従来のアンテナ装置では、フェライト・コアと基板とを接合して使用する必要があったので、工数が増え大量生産に向かない。また、ＲＦＩＤシステムにおけるタグ装置では、電磁波への変換効率、電磁波の漏洩や、製造一元化によるコストの削減、設置場所への制限を考慮して製作する必要がある。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、簡単に製造することができると共に、変換効率、電磁波の漏洩、コスト削減、設置場所等の選択を考慮することを不要とすることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明では、板状又はリング状に形成されたフェライトコアと、前記フェライトコアの側面に直接巻き付けられたコイルと、前記コイルと接続された同調用コンデンサ及び整合用コンデンサとを備えることにより、上述の課題を解決する。

また、本発明は、板状又はリング状に形成されたフェライトコアと、前記フェライトコアの電磁波放射面に直接印刷された導体パターンと、前記導体パターンと接続された同調用コンデンサ及び整合用コンデンサとを備えることにより、上述の課題を解決する。

本発明に係るアンテナ装置によれば、フェライトコアに直接コイルを巻き付けて構成することにより、簡単に製造することができると共に、変換効率、電磁波の漏洩、コスト削減、設置場所等の選択を考慮することを不要とすることができる

また、このアンテナ装置によれば、フェライトコアに直接導体パターンをプリントすることにより、当該導体パターンがプリントされたフェライトコアの平面のみの磁界偏波を形成することができ、簡単に製造することができると共に、変換効率、電磁波の漏洩、コスト削減、設置場所等の選択を考慮することを不要とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明は、例えば図１に示すように構成されたアンテナ装置に適用される。

このアンテナ装置は、図１に示すように、フェライトコアアンテナ１に同調用コンデンサ２及び整合用コンデンサ３が取り付けられて構成されている。このアンテナ装置は、基本的にシリーズ回路で行使され、同調用コンデンサ２及び整合用コンデンサ３の容量が連結して変化して、アンテナ特性であるＶＳＷＲ及びレゾナンスが決定される。

このフェライトコアアンテナ１は、同調用コンデンサ２及び整合用コンデンサ３の容量が調整されて取り付けられることにより、一方向に電磁波を放射すると共に、当該電磁波放射方向からの電磁波を受信する。この非磁性体のフェライトコアアンテナ１は、周波数に対し電気伝導抵抗が非常に大きく、直接コイル１２を巻き付けることができ、さらには、組成を選択することにより、ＶＬＦからＵＨＦまでの利用が可能となる。

このフェライトコアアンテナ１は、図２に示すように、板状又はリング状のフェライトコア１１の側面に銅製のコイル１２が２〜３回巻き付けられている。

また、このフェライトコアアンテナ１は、小型・ＰＤＡ用である場合には、図３に示すように、同調用コンデンサ２及び整合用コンデンサ３の接続端子１３がフェライトコア１１に設けられる。

更に、フェライトコアアンテナ１は、汎用軽量型である場合には、図４に示すようにフェライトコア１１の中央部１１ａをのぞいた板状又はリング状に形成されて、コイル１２が巻き付けられる。このように外周の影響を少なくしたい場合には、内周内側、すなわち中央部１１ａに溝を設けて、コイル１２を中央部１１ａの内壁に埋め込むように設けるようにしてもよい。

更にまた、このフェライトコアアンテナ１は、汎用型で近傍距離通信用である場合には、図３と比較して大きい表面面積のフェライトコア１１を使用してもよく、さらには、図６に示すように、携帯電話用のバッテリの外枠に貼り付けて使用する場合には、中央部１１ａを四角状に形成して、当該中央部１１ａの内壁にコイル１２を埋め込む。

更にまた、このフェライトコアアンテナ１は、フェライトコア１１の側面にコイル１２を巻き付ける場合のみならず、図７に示すように、フェライトコア１１に中央部１１ａを設け、中央部１１ａが設けられていないフェライトコア１１表面上に直接導体パターン１１ｂを設けるようにしてもよい。この導体パターン１１ｂを形成するフェライトコア１１のパターン面は、フェライトコアアンテナ１の電磁波放射方向となる。なお、この導体パターン１１ｂとしては、銅箔のみならず、酸化しにくい金や銀であってもよい。

更にまた、このフェライトコアアンテナ１は、図２に示すようにフェライトコア１１にコイル１２を巻き付ける場合において、図８に示すように、フェライトコア１１の側面に溝を設け、当該溝にコイル１２を巻き付けた後に、エポキシ材・コア粉末で固定化してもよい。このように構成することで、より確実にフェライトコア１１に対するコイル１２の固定する。また、フェライトコア１１にコイル１２を確実に固定する他の手法としては、図９示すように、フェライトコア１１の側面に溝部１１ｃを形成して、当該溝部１１ｃにコイル１２を巻き付けるようにしてもよく、さらには、中央部１１ａの内壁にコイル１２を取り付ける場合には、中央部１１ａに溝部１１ｃを設けてもよい。

このように構成されたフェライトコアアンテナ１は、図１０に示すように、例えばプラスチック筐体２１に収容して、当該プラスチック筐体２１を介してカード又はタグ２０と通信してもよく、図１１に示すように、携帯型通信機に取り付けてカード又はタグ２０と通信してもよい。ここで、携帯型通信機に取り付けられたフェライトコアアンテナ１とカード又はタグ２０との距離は、フェライトコアアンテナ１に対する出力電力にもよるが、例えば６０〜１００ｍＷで駆動する場合には、フェライトコアアンテナ１とカード又はタグ２０との距離が３〜７ｃｍ程度となる。

そして、図１０や図１１に示すように構成された場合、フェライトコアアンテナ１は、図１２に示すように、一方向に電磁波を放射する。ここで、フェライトコアアンテナ１は、図７のように導体パターン１１ｂが形成されて構成されている場合には、導体パターン１１ｂの形成面における電磁波範囲が大きくなる。

なお、フェライトコアアンテナ１は、図１２に示すように、一方向とは逆の面、すなわち導体パターン１１ｂが形成していない面からの電磁波の放射漏れを抑制するためには、導体パターン１１ｂの形成面の裏面に金属板を設けることにより、指向性をより向上させる。ここで、導体パターン１１ｂの形成面の裏面に設ける金属板は、真鍮板、銅板、鉄板などが挙げられ、渦電流の発生を抑制するために重金属のニッケルメッキ加工を施すことが望ましい。

以上説明したアンテナ装置は、その利得−周波数特性を図１３〜図１５に示す。図１３に示した利得−周波数特性のアンテナ装置は、フェライトコアアンテナ１を長方形状に形成し、長手方向の長さを６０ｍｍ、短手方向の長さを２５ｍｍとしたものである。このアンテナ装置によれば、図１３に示すように、マーカ１の周波数（１３．５６ＭＨｚ）における利得がマーカ２の周波数における利得よりも大きくなる。このアンテナ装置において、カード又はタグ２０とフェライトコアアンテナ１の主面との距離を５５ｍｍとしてアンテナ装置の周波数−利得は、図１４に示すように、マーカ１の周波数における利得が著しく高くなり、良好なアンテナ特性を示すことがわかる。更に、このアンテナ装置において、棒状のフェライト・コアにコイルを巻き付けたフェライト・コアユニットから電磁波を放射した場合、アンテナ装置により検知する電磁波の利得−周波数特性は、図１５に示すように、マーカ１の周波数における利得が、マーカ２の周波数における利得よりも大きくなり、良好なアンテナ特性を示すことがわかる。

したがって、このアンテナ装置によれば、フェライトコアアンテナ１に直接コイル１２を巻き付けた構成、又は、フェライトコアアンテナ１に直接導体パターン１１ｂをパターンエッチングした構成とすることにより、所望の周波数帯域で良好なアンテナ特性を示すことがわかる。なお、このようなアンテナ装置における電磁波放射線図は、図１６に示すようになる。

［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用したアンテナ装置によれば、フェライトコアアンテナ１に直接コイル１２を巻き付けて構成することにより、変換効率を高くすることができる。

また、このアンテナ装置によれば、フェライトコアアンテナ１に直接導体パターン１１ｂをプリントすることにより、当該導体パターン１１ｂがプリントされたフェライトコアアンテナ１の平面のみの磁界偏波を形成することができる。

更に、このアンテナ装置によれば、フェライトコアアンテナ１に直接コイル１２を巻き付けた構成や、フェライトコアアンテナ１に直接導体パターン１１ｂをプリントした構成とすることにより、壁面への転用で雑音、金属箔のプリントをすると輻射、反射等の電磁波対策等用に適応できる。

尚、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明を適用したアンテナ装置の構成を示す回路図である。本発明を適用したアンテナ装置におけるフェライトコアアンテナの構成を示す斜視図である。本発明を適用したアンテナ装置におけるフェライトコアアンテナの構成を示す平面図及び側面図である。本発明を適用したアンテナ装置におけるフェライトコアアンテナの他の構成を示す平面図及び側面図である。本発明を適用したアンテナ装置におけるフェライトコアアンテナの他の構成を示す平面図及び側面図である。本発明を適用したアンテナ装置におけるフェライトコアアンテナの他の構成を示す平面図及び側面図である。本発明を適用したアンテナ装置におけるフェライトコアアンテナの他の構成を示す平面図及び側面図である。本発明を適用したアンテナ装置におけるフェライトコアアンテナにコイルを巻き付ける一例を説明する図である。本発明を適用したアンテナ装置におけるフェライトコアアンテナにコイルを巻き付ける他の一例を説明する図である。本発明を適用したアンテナ装置とカード又はタグとの使用例を説明する図である。本発明を適用したアンテナ装置と通信機との使用例を説明する図である。本発明を適用したアンテナ装置の放射パターンのイメージ図である。本発明を適用したアンテナ装置の利得−周波数特性図である。本発明を適用したアンテナ装置とカード又はタグとを所定距離とした場合の利得−周波数特性図である。本発明を適用したアンテナ装置とフェライト・コアユニットとを所定距離とした場合の利得−周波数特性図である。本発明を適用したアンテナ装置の放射特性図である。

符号の説明

１フェライトコアアンテナ
２同調用コンデンサ
３整合用コンデンサ
１１フェライトコア
１１ａ中央部
１１ｂ導体パターン
１２コイル
１３接続端子
２０カード又はタグ
２１プラスチック筐体

Claims

板状又はリング状に形成されたフェライトコアと、
前記フェライトコアの側面に直接巻き付けられたコイルと、
前記コイルと接続された同調用コンデンサ及び整合用コンデンサと
を備えることを特徴とするアンテナ装置。
板状又はリング状に形成されたフェライトコアと、
前記フェライトコアの電磁波放射面に直接印刷された導体パターンと、
前記導体パターンと接続された同調用コンデンサ及び整合用コンデンサと
を備えることを特徴とするアンテナ装置。